东北大学秦皇岛分校 计算机组成原理实验报告 - 图文(2)

2019-07-31 09:32

G(奇字节)= !XP(源奇偶)

从上俩式可知,图2-4-9所示的奇偶总线由字长“W”和源奇偶“XP”动态呈现以下三状态:

⑴在W=0时遇XP=0,由于G(偶字节)与G(奇字节)处隔离态“1”,形成“D15~D0”十六位字总线源。

⑵在W=1时遇XP=0,由于G(偶字节)为“0”,G(奇字节)“1”,形成“偶送奇‘的八位字节总线源。

⑶遇XP=1时,由于G(奇字节)为“0”,G(偶字节)为“1”,无条件形成“奇送偶”的八位字节总线源。

目的奇偶的运用

在目的寻址中亦由字长控位“W”与目的地址的奇偶性动态定义当前目的字长。在W=0又遇目的址为偶时,其目的传递为字操作,否则均为字节传递,其逻辑表达式为:

!O(偶字节)= !OP(目的奇偶)

!O(奇字节)= !W(字长)# OP(目的奇偶)

上述俩式表明,由字长“W”和目的址奇偶“OP”动态产生以下三种目的寻址操作 ⑴在W=0时遇XP=0,由于O(偶字节)与O(奇字节)均为“0”,执行以当前目的偶址为目标的字传递。

⑵在W=1时遇XP=0,由于O(偶字节)=“0”、O(奇字节)=“1”,执行以当前目的偶址为目标的字节传递。

⑶遇OP=1时,由于O(奇字节)=“0”、O(偶字节)=“1”,无条件执行以当前目的奇址为目标的字节传递。

数据传递规则

系统在十六位原理计算机的字操作中动态地融入了字节操作的过程,其源奇偶映射总线宽度,而目的奇偶则制约传递长度。系统在十六位原理计算机的字节操作中运用总线互联机制,以源址的奇偶性形成“奇递偶”或“偶递奇”两者互通的八位字节总线。

十六位总线传递规则 总线规则 W XP OP 0 1 1 X X 0 0 0 1 1 功能说明 0 字传递(十六位传递) 0 偶送偶(低位送低位) 1 偶送奇(低位送高位) 0 奇送偶(高位送低位) 1 奇送奇(高位送高位) 说明:上表中“XP”与“OP”仅为原理计算机特定的专用寄存器奇偶标志,适用于AX、BX、SP及I/O的寻址场合;在存储器寻址中应以地址线“A0”为奇偶;在通用寄存器寻址中应从指令格式中所定义的“源与目的”字段动态索取奇偶标志。

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四.实验步骤及结果分析

(1)

1. 程序计数器实验

图2-4-7所示的PC框由3片161构成按字方式寻址的11位PC计数器,计数器的输入端与总线相连构成置数通路,计数器的输出端途经三态门缓冲分离为两条通路,其一与总线相连构成可读通路,其二与地址寄存器(数据)集合构成主存EM地址总线。它的清零端由中央外理器单元直控,上电时PC计数器自动淸零,

表2.6.1 PC程序计数器目标编码

实验中按【复位】钮亦可实现计数器的手动淸零。

目标部件定义 节拍 功能说明 手控状态,本实验由表2.6.1定义的目的编码控

E/M IP T3 T3上升沿打入 制PC计数器的预置与加1操作,并以准双向I/O部

1 1 X PC保持 件的S10~S0为计数器预置源。当IP=0时按单拍按

1 0 ↑ PC加1 钮,遇E/M=0在T3上升沿把S10~S0的内容装入PC

0 0 ↑ PC装载 计数器。遇E/M=1在T3上升沿PC计数器加1。

PC计数器的读出操作由P8页源编码表2.2定说明:“↑”表示上升沿有效 义。

(1) PC程序计数器的写入

拨动“I/O输入输出单元”开关向程序计数器PC置数。

(2) PC程序计数器的读出

K23~K0置全“1”,灭M23~M0指示灯。令K10~K7=0000打开PC输出三态门,数据总线单元显示PC指针“0100”。

(3) PC程序计数器装载与读出流程 数据来源 I/O单元 置数 程序计数器 I/O=0100h K10~K6=10000 K23 K22=00 PC=0100h 按【单拍】按钮 K23 K22=11 关闭PC装载 读PC DBUS=0100 K10~K6=00000

保持当前状态,置K22=0,按【单拍】按钮,在T3上升沿PC加1并送数据总线,程序计数器和总线单元显示0101h。继续按【单拍】按钮,观察PC与总线内容的变化。

2、地址寄存器实验

图2-4-7所示的AR框由2片74LS574锁存器构成按字方式寻址的16位数据指针,锁存器的输入端与总线相连构成置数通路,锁存器的输出端途经三态门缓冲分离与PC计数器集合组成内部存储器地址总线。它的清零端由中央外理器单元直控,上电时锁存器自动淸零,实验中按【返回】键亦可实现锁存器的手动淸零。按设计规范数据指针AR的特性定义为字写入寄存器,运用中局限于字写,字节写会引发数据指针的错误侵入,因此在数据指针AR的操作过程中并非不支持而是不允字节写。

1)地址寄存器AR打入

在手控/在线态,数据指针AR由目的编码控制位O2~O0、OP及单拍按钮的组合控制实现AR地址的置数操作。本实验以总线上准双向I/O部件的S15~S0为置数源。当O2~O0=110、OP=0时按单拍钮,在脉冲下降沿把S15~S0的内容装入地址锁存器AR。操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 置数 I/O=1234h AR显示 1234 按【单拍】按钮

置数 I/O=5678h AR显示 5678 按【单拍】按钮

K10~K6=10000 K19~K16=1100

3、堆栈寄存器实验

图2-4-7所示的SP框由2片74LS574锁存器构成16位堆栈指针,锁存器的输入端与总线相连构成存数通路,锁存器的输出端途经三态门隔离与总线相连构成取数通路。它按先进

后出的原则存放需要保留的数据信息与地址信息,在调用中断等突发事件处理中SP指针以间址方式把当前程序指针存入SP-2单元,遇返回指令SP又把栈项所指单元的内容装入程序计数器,然后SP+2退至原始位置。

在手控/在线态,堆栈指针SP由O2~O0 OP及单拍按钮五信号组合控制栈指针的置数操作。本实验以总线上准双向I/O部件的S15~S0为置数源。堆栈指针SP的读出操作由P8页表2.2所列的源编码表定义。

1)堆栈指针SP打入

通过“I/O单元”S15~S0开关向SP指针置数。

2)堆栈指针SP读出

关闭SP写使能,按下流程完成SP读操作。

3)栈指针打入与读出流程 数据来源 置栈指针 写栈指针 SP=0060 I/O=0060h I/O单元 K10~K6=10000 K19~K16=0110

关闭SP写 SP送总线 DBUS=0060 K10~K6=10100

(2)

1. 十六位数据传送(字传递)

设置数据来源为I/O单元(X2 X1 X0=100),总线规则设为字传递(W XP OP=000),数据目标为AX(o2 o1 o0=100),拨动“I/O输入输出单元”十六位数据开关,按【单拍】按钮,将I/O单元内容通过数据总线传递到AX寄存器,操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 K10~K6=10000

置数 I/O=1234h K19~K16=1000 打数据 AX=1234h 按【单拍】按钮

按【单拍】按钮 K19~K16=11110

2. 低位到低位(偶送偶)

设置数据来源为I/O单元(X2 X1 X0=100),总线规则设为偶送偶(W XP OP=100),数据目标为AX(o2 o1 o0=100),拨动“I/O输入输出单元”十六位数据开关,按【单拍】按钮,将I/O单元内容通过数据总线传递到AX寄存器,操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 K10~K6=10001

置数 I/O=XX55h K19~K16=1000 打数据 AX=XX55h 按【单拍】按钮

3. 低位到高位(偶送奇)

设置数据来源为I/O单元(X2 X1 X0=100),总线规则设为偶送奇(W XP OP=101),数据目标为AX(o2 o1 o0=100),拨动“I/O输入输出单元”十六位数据开关,按【单拍】按钮,将I/O单元内容通过数据总线传递到AX寄存器,操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 K10~K6=10001

置数 I/O=XXAAh K19~K16=1001 打数据 AX=AAXXh 按【单拍】按钮

4. 高位到低位(奇送偶)

设置数据来源为I/O单元(X2 X1 X0=100),总线规则设为奇送偶(W XP OP=X10),数据目标为AX(o2 o1 o0=100),拨动“I/O输入输出单元”十六位数据开关,按【单拍】按钮,将I/O单元内容通过数据总线传递到AX寄存器,操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 K10~K6=1001X

置数 I/O=66XXh K19~K16=1000 打数据 AX=XX66h 按【单拍】按钮

5. 高位到高位(奇送奇)

设置数据来源为I/O单元(X2 X1 X0=100),总线规则设为奇送奇(W XP OP=X11),数据目标为AX(o2 o1 o0=100),拨动“I/O输入输出单元”十六位数据开关,按【单拍】按钮,将I/O单元内容通过数据总线传递到AX寄存器,操作步骤如下:

数据来源 I/O单元 K10~K6=1001X

置数 I/O=77XXh K19~K16=1001 打数据 AX=77XXh 按【单拍】按钮

1、描述实验现象部分。

(1)PC置数过程:

在手控,在线状态下,根据PC程序计数器目标编码对目标部件定义设置E/M和IP的值,把 I/O置数。当E/M为1,并且IP为1时,T3上升沿打入后PC中的数据保持;当E/M为1,IP为0时,按单拍按钮,在T3上升沿使得PC数据进行加1操作;E/M为0,IP为0时,按单拍按钮,在T3上升沿使得PC数据从S10-S0预置源加载进来。

AR置数过程:

以总线I/O部件的S15~S0为置数源。当O2O1O0 =110,OP=0时按单拍按钮,把S15~S0的内容装入地址锁存器AR。 (2)PC是12位。

(3)IR散转过程描述。

向AX寄存器存入了1234H,先置W,XP,OP=000,循环左移的结果本来为2468H。把W从0置为1,AX=1268H;把XP从0置为1,AX=2434H;把OP从0置为1,AX=1234H。得到结论是W置1后只对低八位进行了循环左移,XP置1后只对高八位进行了循环左移,OP置1后结果不变,即对移位没有操作影响。

2、自己画一个本系统总线图。按照自己的理解来即可。把一、二次实验用到的模块加到总线图里面。

五.实验心得疑问建议

汇 编 语 言 实 验 报 告

Computer Organization Lab Reports

______________________________________________________________________________ 班级: _21431____ 姓名:_陈治炜____ 学号:_2143121__ 实验日期:_2016.11.2 __ 学院: _计算机与通信工程学院________ 专业:_计算机科学与技术_________________

实验顺序:_ 3___ 原创:___是____ 实验名称:_存储器读写实验 ______________ 实验分数:_______ 考评日期:________ 指导教师: 张旭

______________________________________________________________________________

四.实验目的

1, 熟悉和了解存储器组织与总线组成的数据通路。

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五.实验环境

Dais-CMX16达爱思教仪

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+

六.实验原理

存储器是计算机的存储部件,存放程序和数据。存储器是计算机信息存储的核心,是计算机不可少的部件之一,计算机就是按存放在存储器中的程序自动有序不间断地进行工作。

本系统从提高存储器存储信息效率的角度设计数据通路,按现代计算机中最为典型的分段存储理念把存储器组织划分为程序段、数据段等,由此派生了数据总线(DBus)、指令总线(IBus)、微总线(μBus)等与现代计算机设计规范相吻合的实验环境。

实验所用的存储器电路原理如图2-4-10所示,该存储器组织由二片6116构成具有奇偶概念的十六位信息存储体系,该存储体系AddBus由IP指针和AR指针分时提供,E/M控位为“1”时选通IP,反之选通AR。该存储体系可随机定义总线宽度,动态变更总线结构,把我们的教学实验提高到能与现代计算机设计规范相匹配与接轨的层面。


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